• 《工程索引》(EI)刊源期刊
  • 综合性科学技术类中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2017年  39卷  第5期

显示方式:
低合金钢焊接热影响区的微观组织和韧性研究进展
李秀程, 李学达, 王学林, 夏佃秀, 王学敏, 尚成嘉
2017, 39(5): 643-654. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.001
摘要:
对钢结构而言,诸如海洋平台、船舶、桥梁、建筑和油气管线等,焊接后的性能直接决定了其服役寿命和安全性,重要性不言而喻.在针对焊接相关问题的研究中,焊接热影响区的韧性提升一直是重点和难点.焊接热影响区会经历高达1400℃的高温,从而形成粗大的奥氏体晶粒,如果焊接参数控制不当,不能通过后续冷却过程中的相变细化组织,就会造成韧性的降低.而多道次焊接的情况更为复杂,前一道次形成的粗晶区还会在后续焊接过程中经历二次热循环,从而形成链状M-A,造成韧性的急剧下降.本文旨在对一些现有焊接热影响区的相关研究结果进行总结,探讨母材的成分、第二相及焊接工艺等因素对热影响区微观组织和性能的影响,为低温环境服役的大型钢结构的焊接性能改善提供一些设计思路.
模拟深海采矿混响环境实验装置研究
郝奇, 赵海鸣, 姬雅倩, 王艳丽
2017, 39(5): 655-662. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.002
摘要:
针对真实深海采矿环境下实时微地形超声探测声信号获取难的问题,设计并建立了一套能模拟真实深海采矿混响环境的超声探测实验系统.在对螺旋采掘头结构简化的基础上,利用Fluent模拟了螺旋采掘头与多组叶轮模型对水下流场的影响,对二者所得的水下流场进行比较后,确定所选叶轮模型能较好地反映真实采矿环境.随后针对叶轮模型,实验测量了泥沙垂向浓度分布,验证了设计模型的正确性.最后进行超声探测实验,结果表明,悬浮泥沙不仅对声波产生黏滞和吸收,而且会产生严重的混响干扰,通过该超声探测系统的时间增益补偿,可有效抑制混响干扰,增加目标检测概率.本项研究为深海采矿混响环境下的超声微地形探测提供了研究基础.
铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算
杨超, 郭利杰, 张林, 胡黎明, 许文远
2017, 39(5): 663-668. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.003
摘要:
流变参数是管道输送系统设计的基础,采用RST-SST型软固体流变仪进行尾矿浆体流变特性试验,确定了不同固相质量分数下尾矿浆体的屈服应力、黏度系数.当浆体固相质量分数大于70%后,屈服应力会随着固相含量的增加而显著上升.对矿浆进行剪切变稀试验发现,屈服应力可下降40.9%.针对不同尾矿浆体开展标准坍落度试验,当固相质量分数小于74%时,尾矿浆具有良好的流动性及较大的坍落度.利用得到的尾矿浆体的流变特性参数,进行了临界流速、摩阻损失的计算,为尾矿管道输送系统设计提供参考.
城市再生水中大肠杆菌在浮选过程中迁移规律
窦培谦, 寇珏, 孙春宝, 李明颖
2017, 39(5): 669-675. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.004
摘要:
通过再生水模拟浮选试验和吸附、解吸附试验分析研究了城市再生水中大肠杆菌在浮选过程中的迁移规律.研究结果表明:再生水中大肠杆菌能够快速被矿物颗粒吸附,尾矿废水继续回用于浮选流程是安全的,但精矿、中矿、尾矿中吸附了大量的大肠杆菌,在特定暴露水平下会对从业人员构成健康风险;矿物颗粒对大肠杆菌的吸附是影响再生水中大肠杆菌在浮选过程迁移的主要因素;随着大肠杆菌浓度的升高,大肠杆菌衰减率、吸附速率随之下降;矿物颗粒对大肠杆菌的吸附对pH变化敏感,随着pH升高,矿物颗粒对大肠杆菌的吸附呈下降趋势,捕收剂煤油、Pj053和调整剂CaO的加入会明显提高矿物颗粒对大肠杆菌的吸附.
高硫卡林型金精矿中碳质表征及其对生物预氧化提金的影响
丘晓斌, 温建康, 黄松涛, 杨洪英, 武彪, 刘美林
2017, 39(5): 676-682. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.005
摘要:
为分析金精矿中碳质在生物预氧化提金工艺中的影响,以贵州泥堡高硫卡林型金精矿为原料,以气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了样品中有机碳可能的有机组分;结合拉曼光谱分析了该碳质在微观空间尺度上碳原子的空间排布特征和规律,并讨论了其与劫金性质的关系;结合劫金指数(PRI)测定以及对不同含金溶液的吸附实验,进一步分析其劫金能力和载金能力;最后结合生物预氧化产品炭浆法(CIP)氰化提金实验,分析了该碳质在实际生物预氧化提金工艺中的影响.结果表明:矿样中有机碳组分为干酪根,其裂解气含有多种干酪根母源有机质,不利于氰化;拉曼光谱分析结果与PRI测试结果吻合,均表明矿样中碳质具有高劫金性质;在实际生物预氧化产品CIP氰化提金过程中,采用添加活性炭与劫金碳质竞争吸附,可减少10.14%已溶出的金被劫金碳质吸附,后续金浸出率可达80.17%.
优化配矿强化西澳超细粒磁铁精矿球团焙烧研究
朱德庆, 虎训, 潘建, 杨聪聪, 徐梦杰, 王召元
2017, 39(5): 683-692. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.006
摘要:
进行了西澳超细粒磁铁精矿分别配加国产磁铁精矿和巴西赤铁精矿制备氧化球团矿的实验研究.结果表明,以100%西澳超细磁铁精矿为原料制备氧化球团矿时,球团预热及焙烧性能较差,在预热温度为1050℃、预热时间20 min及焙烧温度1300℃、焙烧时间40 min的条件下,预热球团和焙烧球团矿抗压强度分别为每个502和2313 N.西澳超细粒磁铁精矿配加40%国产磁铁精矿或20%巴西赤铁精矿时,球团适宜预热温度由1050℃分别降低到950和975℃,适宜的焙烧温度由1300℃分别降低到1250和1280℃;而且焙烧球团矿的抗压强度分别提高到每个2746 N和每个2630 N.焙烧球团矿的微观结构研究表明:配加国产磁铁精矿后,焙烧球团矿中Fe2O3晶粒发育优良,晶粒间互联程度提高,晶粒粗大,孔隙率低,固结更加紧密.配加20%巴西赤铁精矿时,焙烧球团矿中Fe2O3晶粒基本连接成片,Fe2O3晶体发育良好.优化配矿是改善西澳超细粒磁铁精矿球团矿预热及焙烧性能的有效途径.
影响烧结工艺过程NOx排放质量浓度的主要因素解析
吴胜利, 张永忠, 苏博, 王旭明, 张丽
2017, 39(5): 693-701. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.007
摘要:
在烧结烟气脱硫治理取得成效之后,烟气脱硝迅即摆上钢铁企业的环保治理议程.在尚无经济有效的末端治理脱硝工艺的前提下,有必要在烧结生产中进行工序过程控制,从而保持烧结烟气NOx排放质量浓度处于较低水平.本文通过统计解析的研究方法,系统分析了2013至2014年宝钢实际烧结过程中原燃料条件参数、工艺条件参数对烟气中NOx排放质量浓度的影响规律.研究结果表明:适当降低赤铁矿的使用比例,提高烧结粉、返矿的配比,提高钙质熔剂中石灰石的使用比例,降低镁质熔剂使用比例,保持烧结矿较高的碱度水平,强化制粒提高料层透气性,坚持厚料层烧结等措施均有利于抑制烧结烟气NOx的排放质量浓度水平.
Al-Ca复合合金钢水脱氧机理的研究
王晓英, 仇圣桃, 邹宗树, 干勇
2017, 39(5): 702-709. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.008
摘要:
通过Al-Ca复合合金钢水脱氧的平衡热力学计算,确定了钢液的氧的质量分数在3×10-6~1×10-4条件下,1600℃时的Al-Ca复合合金脱氧产物的稳定区域图.以此为基础,假定钙的收得率为100%,预测了钢液在Al-Ca复合合金Ca/Al质量比为5,加入量为M kg;Al-Ca复合合金Ca/Al质量比为0.2,加入量为M kg;Al-Ca复合合金Ca/Al质量比为0.2,加入量为0.2M kg三种不同脱氧制度下夹杂物的演变历程.结果表明,在Ca/Al=5,复合合金加入量使初始钢液中的[Ca]为0.01%,[Al]为0.002%时,夹杂物在钢液精炼过程中的演变历程为:12CaO·7Al2O3(l)/CaO·Al2O3(l)→CaO (s)→12CaO·7Al2O3(l)/CaO·Al2O3(l)→CaO (s)→12CaO·7Al2O3(l)/CaO·Al2O3(l),并确定了固态和液态脱氧产物在脱氧过程中交替形成为最理想的Al-Ca复合合金脱氧制度,可为钢铁企业脱氧剂的选择和应用提供参考和借鉴.
FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为
邓振强, 刘建华, 何杨, 韩志彪, 苏晓峰, 丁浩
2017, 39(5): 710-720. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.009
摘要:
借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-(18~21) Cr-(3~5) Al-(0~0.03) C-(0~0.2) Si-(0~0.2) Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr7C3→AlN+αδFe+Cr7C3+Cr23C6→AlN+αδFe+Cr23C6→AlN+αδFe+Cr23C6+σ→AlN+αδFe+Cr23C6+σ+α'→AlN+αδFe+Cr23C6+α'.凝固过程中Cr7C3与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr7C3的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr7C3的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.
高温时H13钢中初生碳氮化物的分解研究
孙晓林, 王飞, 陈希春, 毛明涛, 郭汉杰
2017, 39(5): 721-730. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.010
摘要:
利用光学显微镜、扫描电镜和电子探针研究了H13钢中初生碳氮化物高温分解时的形貌、尺寸、成分变化规律.原始初生碳氮化物主要为10~30 μm的长条状(Vx,Mo1-x)(Cy,N1-y)及少量方形的(Tix,V1-x)(Cy,N1-y).在1200℃保温2.5 h后碳氮化物边缘变为凹凸不平的锯齿状,然后形成细小的分解颗粒,10 h后碳氮化物平均长度减小为12.9 μm,主要为(Tix,V1-x)(Cy,N1-y).当经过1250℃×5 h保温后87%的碳氮化物发生分解,(Vx,Mo1-x)(Cy,N1-y)溶解消失,碳氮化物长度在20 μm以下,当保温时间延长到10 h后碳氮化物长度均在10 μm以下,70%为方形并且93%分解形成细小颗粒,未分解的碳氮化物为(Tix,V1-x)(Cy,N1-y).电子探针分析(Tix,V1-x)(Cy,N1-y)的分解与Fe元素扩散有关,高温时Fe在(Tix,V1-x)(Cy,N1-y)中含量逐渐增加而Ti、V减少,优先在边部曲率半径较小部位或缺陷处分解,形成0.1~1 μm的细小分解颗粒,并由外向内以区域溶解方式使原始碳氮化物逐渐消失.双亚点阵模型分析两种碳氮化物的平衡溶解温度和组成有关,试样中大部分(Tix,V1-x)(Cy,N1-y)平衡溶解温度在1200~1246℃之间,与实验吻合较好.
20CrMnTi齿轮钢的点蚀敏感性及裂纹萌生风险
余稳, 向嵩, 石维, 马国强, 于明飞
2017, 39(5): 731-738. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.011
摘要:
利用弱腐蚀倾向的溶液环境,控制20CrMnTi钢产生有限的亚稳态蚀点分布.运用电化学噪声法,研究了20CrMnTi钢亚稳态蚀点的萌生规律,结合ANSYS有限元计算,导入真实腐蚀形貌,对比研究了不同腐蚀条件下蚀孔周边的应力分布与裂纹萌生风险.结果表明,20CrMnTi具有较高的点蚀敏感性,其亚稳态蚀点集中在杂质相边缘优先形核,随Cl-浓度的升高,点蚀孕育期明显缩短,点蚀敏感性增大.不同Cl-浓度下引起的形核速率上升会缩短蚀点间距,表面微裂纹易连接蚀点而发生扩展,增大裂纹萌生风险.
低碳钢在湿热工业海洋大气中的腐蚀特征
李东亮, 付贵勤, 朱苗勇
2017, 39(5): 739-746. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.012
摘要:
以0.1 mol·L-1NaCl+0.01 mol·L-1 NaHSO3溶液为腐蚀介质,采用干/湿周浸加速腐蚀实验、腐蚀失重、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等方法,研究了湿热工业海洋大气中低碳钢的腐蚀行为.结果表明:实验钢的腐蚀过程均遵循幂函数d=Atn分布规律,钢种不同,常系数A、n的值不同;腐蚀产物主要由非晶物质和少量Fe3O4、α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH晶体组成.所得锈层可分为主体锈层和界面疏松带两部分,由内至外锈层中Fe、O含量梯度变化很小.Cl-、SO2与水分的长期协同作用会导致内锈层结构变差,而添加稳定性或耐蚀性较高的元素可以改善锈层质量,进而增强钢材的耐腐蚀性能.
不同送进量对皮尔格轧制成形的影响及验证
楚志兵, 魏栋, 杨彦龙, 黄庆学, 胡正寰
2017, 39(5): 747-755. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.013
摘要:
皮尔格冷轧无缝钢管过程中为了获得性能较好的成品需要选择合理的送进量数值,本文以冷轧304不锈钢为研究对象,借助有限元模拟软件对不同送进量下的皮尔格冷轧过程进行了完整的仿真,对比分析了送进量对金属流动速度、轧制力、等效应力、残余应力及管材回弹的影响规律.结果表明轧制过程中孔型背脊和与轧辊接触的孔型侧壁处管材金属流动速度随送进量增加而增加,轧制力、等效应力及残余应力均随送进量的增加而增大,并且送进量的增大还会显著增加管材的回弹量.借助试验轧机对不同送进量下皮尔格冷轧管进行轧制试验,对试验得到的管材进行尺寸和残余应力测量,测量结果与有限元仿真结果基本一致,为皮尔格轧制过程不同送进量的选择提供依据.
分区分级双P型辐射管喷口结构位置特性
徐钱, 冯俊小, 周闻华, 陈艳梅
2017, 39(5): 756-761. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.014
摘要:
为了对分区分级双P型燃气辐射管喷口结构、位置进行优化,提高燃烧效率.首先对分区分级双P型燃气辐射管进行了实验和数值研究,结果发现,除NOx体积分数的误差为11.6%外,其他参数的偏差都在1%以内,证明该模型具有可靠性.在此基础上,通过研究主管和支管的喷口位置及喷口结构等参数,进行了气体温度和壁面温度的研究分析.结果显示:随着主管喷口位置向外移动,分区分级燃气辐射管表面温度的最高值逐渐减小,壁面温度的最低值逐渐增大.支管喷口位于三通管与支管交线处时,可以减少高温气体对辐射管管壁的冲击作用,提高支管径向的温度均匀性,延长辐射管使用寿命;主管喷口的形式为完全预混式喷口时,壁面温差最小;支管喷口的形式为不对称式时,分区分级燃气辐射管壁面温差最小,燃烧热效率最高.
打通型双串联与三串联柔性铰链设计与性能比较
邱丽芳, 王晶琳, 冷迎春, 王栋
2017, 39(5): 762-768. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.015
摘要:
平面折展柔顺机构(lamina emergent mechanisms,LEMs)的重要组成部分之一是柔性铰链,因此设计新型的平面折展扭转铰链(lamina emergent torsional joint,LET)能够对其运动起到十分关键的作用.本文提出了一种打通型LET柔性铰链,设计了打通型双串联柔性铰链和打通型三串联柔性铰链的两种结构形式,分别推导出了两种铰链的弯曲等效刚度计算公式.通过对设计实例的理论分析与有限元分析,验证了等效刚度计算公式的正确性.将外形尺寸相同的打通型双串联、三串联柔性铰链与外LET铰链进行了弯曲以及拉压性能的对比,结果表明,打通型三串联LET柔性铰链在拉压性能下降不明显的情况下,能够较大幅度地提升弯曲性能.
基于多域流形的行星齿轮箱局部故障识别
赵川, 冯志鹏
2017, 39(5): 769-777. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.016
摘要:
行星齿轮箱振动信号包含多种频率成分和噪声干扰,频谱具有复杂的边带结构,容易对故障识别造成误导甚至引起错判.在不同故障状态下,行星齿轮箱振动信号的多域特征量将偏离正常范围且偏离程度不同,根据这一特点,提取振动信号的时域、频域特征参量用于故障识别.为了避免传统分析方法中负频率及虚假模态问题,增强对噪声干扰的鲁棒性,采用局部均值分解法将信号自适应地分解为单分量之和,提取时频域单分量瞬时幅值能量.针对多域特征空间构造过程中出现的高维及非线性问题,采用流形学习对数据进行降维处理.提出基于改进的虚假近邻点的本征维数估计及最优k邻域确定方法,并通过等距映射对多域特征空间进行降维分析.对于行星齿轮箱实验信号,根据样本流形特征聚类结果,分别识别出了太阳轮、行星轮和齿圈的局部故障,从而验证了上述方法的有效性.
基于按需和贪婪转发的移动自组网路由协议
黄金科, 樊晓光, 向新, 李帅
2017, 39(5): 778-785. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.017
摘要:
移动自组网的动态拓扑特性给路由协议的设计带来了一定的挑战,尤其是在高动态的网络环境中.本文针对该问题,提出了一种新的基于按需和贪婪转发的路由协议,该协议是在RGR模式的基础上提出以下三点改进,即:(1)通过受限的洪泛机制降低网络在路由发现阶段的控制开销;(2)通过移动预测机制,在被动寻路阶段监视被动路径的状态和在GGF阶段帮助节点选取适当的邻居作为下一跳节点;(3)通过路径请求延迟机制以减少不必要的资源浪费.仿真结果表明:改进的RGR协议与现有的RGR、AODV、Modified-RGR和Optimized-RGR相比,不仅具有较高的数据包接收成功率,而且平均路由开销和端到端时延也相对较低.
高地应力硬岩下双孔并行隧道相似模型试验及数值模拟
赵宇松, 高永涛, 宋伟超
2017, 39(5): 786-793. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.018
摘要:
基于相似模拟理论,通过试验台架设计、监测系统设计、加载系统设计和岩体模型制作等流程,完成了双孔并行隧道模型试验系统的研制工作;试验中实时监控模型各关键位置的位移变化、应力变化及隧道岩壁破坏情况.研究表明,试验观测结果与基于Mohr-Coulomb模型所得数值模拟结果相对误差较大,而基于Plastic-Hardening模型进行数值模拟计算时,所得岩土体屈服状态和变化规律与相似模型试验结果吻合度较高.综合各方面分析研究结果,认为Plastic-Hardening模型能够更为精确合理的反映实际工程及试验中岩土体状态的真实变化情况,可为相似地质条件下的双孔并行隧道施工及维护提供重要参考.
基于云理论的隧道结构健康诊断方法
傅鹤林, 黄震, 黄宏伟, 张加兵, 尹光明
2017, 39(5): 794-801. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.019
摘要:
隧道健康状态诊断过程作为一个模糊系统,具有随机性和模糊性的特点.传统的隧道结构健康诊断方法无法妥善地将系统的模糊性和随机性关联在一起.基于此,针对隧道结构健康状态诊断系统的模糊性和随机性特点,提出了基于云理论的隧道结构健康状态诊断方法.首先,建立反映隧道结构健康状况等级评语集的正态云模型.然后,依据逆向云发生器原理,将隧道结构健康状态指标的监测数据的归一化结果值转化为隶属度云模型.将健康状态指标的重要性语言值转化为权重云,用于表征各健康状态指标的重要程度.最后,运用云理论的计算方法对隧道结构健康状态等级进行诊断,得到健康状态等级诊断结果的云模型.应用云模型的改进方法,对某市地铁2号线盾构隧道结构健康状态进行了诊断,极大提高了诊断结果的可视化和鲁棒性.
偏心框架结构采用扭转调谐液柱阻尼器的设计方法
符川
2017, 39(5): 802-809. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.020
摘要:
扭转调谐液柱阻尼器(torsional tuned liquid column damper,TTLCD)是一种有效的扭转振动控制装置.本文对该阻尼器在偏心框架结构中的设计方法进行研究,针对不同的倾斜管道投影点和倾斜角,建立了三种形式的扭转调谐液柱阻尼器在地震作用下的运动方程和控制力方程,给出TTLCD参数优化的具体公式,其方法为对比扭转调谐液柱阻尼器-偏心结构和扭转调频质量阻尼器(torsional tuned mass damper,TTMD)-偏心结构,将两控制系统转化,利用Den Hartog或Ikeda给出的调频质量阻尼器(tuned liquid mass damper,TMD)参数优化公式来实现TTLCD参数优化,最后给出TTLCD的设计流程.通过对一个四层偏心框架结构进行模拟,验证了理论设计方法的合理性.